TWI766992B - 光學玻璃、預形成體以及光學元件 - Google Patents

Abstract

本發明的課題在於提供一種光學玻璃以及使用該光學玻璃之預形成體與光學元件；其中，該光學玻璃具有高折射率低色散的光學特性，且其相對折射率的溫度係數之數值為高，能有助於補正因溫度變化而對成像特性所造成的影響。該光學玻璃以質量%計，含有B₂O₃成分10.0%至45.0%、SiO₂成分大於0%至15.0%、ZnO成分大於15.0%至60.0%及La₂O₃成分10%至50.0%，且相對折射率(589.29nm)的溫度係數(40℃至60℃)是在+8.0×10^-6(℃^-1)至+16.0×10^-6(℃^-1)的範圍內。

Description

光學玻璃、預形成體以及光學元件

本發明是關於光學玻璃、預形成體以及光學元件。

近年，組裝於車載攝像機等車用光學機器之光學元件、或是組裝於投影機、電腦、雷射印刷機及播放用機器等這種會大量發熱的光學機器之光學元件，被使用在更高溫的環境之情況持續地增加。在這樣的高溫環境下，構成光學系統的光學元件，其使用時的溫度容易大幅度的變動，而該溫度達到100℃以上的情況亦常發生。此時，因溫度變動對光學系統的成像特性等造成之負面影響，已大到無法忽視的程度，因此，期望構成一種光學系統，其即使出現溫度變動仍難以因此而對成像特性等造成影響。

作為構成光學系統之光學元件的材料，對於具有折射率(n_d)1.70以上，且阿貝數(ν_d)28以上55以下之高折射率玻璃的需求變得非常地高。作為這種高折射率玻璃，已知有例如專利文獻1至專利文獻2所代表的玻璃組成物。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開2011-178571號公報。

專利文獻2：日本特開2014-047099號公報。

在構成不易因溫度變動而影響成像性能之光學系統時，是併用下述兩種光學元件：於溫度上升時折射率變低，且相對折射率的溫度係數變為負值之玻璃所構成的光學元件；與溫度變高時折射率變高，且相對折射率的溫度係數變為正值之玻璃所構成的光學元件，藉此能補正溫度變化對成像特性等造成的影響，故較佳。

特別是，作為具有折射率(n_d)1.70以上與阿貝數(ν_d)28以上55以下之高折射率玻璃，由有助於補正因溫度變化而對成像特性所造成的影響之觀點而言，較理想是相對折射率的溫度係數為大的玻璃，更具體而言，較理想是相對折射率的溫度係數為正值之玻璃，或是相對折射率的溫度係數的絕對值為大之玻璃。

本發明是有鑑於上述的問題點而成，其目的在於提供一種光學玻璃以及使用該光學玻璃之預形成體(preform material)與光學元件，其中，該光學玻璃具有高折射率低色散的光學特性，且其相對折射率的溫度係數之數值為高，能有助於補正因溫度變化而對成像特性所造成的影響。

為了解決上述課題，本發明人等專注累積試驗研究的結果，發現藉由調整以B₂O₃成分、SiO₂成分、ZnO成分、La₂O₃成分為代表之各成分的含量，會使得相對折射率的溫度係數之數值為高，而完成了本發明。具體而言，本發明提供如下述之物。

(1)一種光學玻璃，以質量%計，含有B₂O₃成分10.0%至45.0%、SiO₂成分大於0%至15.0%、ZnO成分大於15.0%至60.0%、及La₂O₃成分10.0%至50.0%，且相對折射率(589.29nm)的溫度係數(40℃至60℃)是在+8.0×10^-6(℃^-1)至+16.0×10^-6(℃^-1)的範圍內。

(2)如(1)之光學玻璃，其中質量和(Ta₂O₅+Nb₂O₅+WO₃)低於7.0%。

(3)如(1)或(2)之光學玻璃，其中具有1.70以上1.90以下之折射率(n_d)，且具有28以上55以下之阿貝數(ν_d)。

(4)一種預形成體，係由(1)至(3)中任一項所述之光學玻璃而成。

(5)一種光學元件，係由(1)至(3)中任一項所述之光學玻璃而成。

(6)一種光學機器，係具備如(5)所述之光學元件。

根據本發明，能獲得一種具有高折射率低色散的光學特性，且其相對折射率的溫度係數之數值為高，並能有助於補正因溫度變化而對成像特性所造成的影響之光學玻璃、以及使用該光學玻璃之預形成體與光學元件。

本發明之光學玻璃，以質量%計，含有B₂O₃成分10.0%至45.0%、SiO₂成分大於0%至15.0%、ZnO成分大於15.0%至60.0%、及La₂O₃成分10.0%至50.0%，且藉由調整以B₂O₃成分、SiO₂成分、ZnO成分、La₂O₃成分為代表之各成分的含量，會使得相對折射率的溫度係數之數值為低。因此，能獲得一種具有高折射率低色散的光學特性，且相對折射率的溫度係數的數值為高，並能有助於補正因 溫度變化而對成像特性所造成的影響之光學玻璃。

以下，針對本發明的光學玻璃之實施型態進行詳細的說明，但本發明並不限於下述的實施型態，在本發明目的之範圍內可進行適當的變更來加以實行。此外，關於重複說明的部分，雖然有適當地省略說明的情況，但並不會因此而限定發明的主旨。

[玻璃成分]

構成本發明光學玻璃之各成分的組成範圍如下所述。本說明書中，各成分的含量在未特別否定時，皆是以相對於氧化物換算組成的全質量之質量%來表示。在此，「氧化物換算組成」是指，假設作為本發明的玻璃構成成分原料所使用的氧化物、複合鹽、金屬氟化物等在熔融時，全部分解變成氧化物的情況下，將該生成氧化物的總質量設為100質量%，來表示玻璃中所含有的各種成分之組成。

<關於必須成分、任意成分>

B₂O₃成分，在含有大量稀土類氧化物之本發明光學玻璃中，是作為玻璃形成氧化物之必須成分。特別是，藉由將B₂O₃成分的含量設為10.0%以上，可提高玻璃的耐失透性，且能提高玻璃之阿貝數。因此，B₂O₃成分的含量，其下限以10.0%以上為佳，較佳是15.0%以上，更佳是20.0%以上。

另一方面，藉由將B₂O₃成分的含量設為45.0%以下，則能輕易獲得更大的折射率，且可抑制化學耐久性的惡化。因此，B₂O₃成分的含量以45.0%以下為佳，較佳是低於40.0%，更佳是低於38.0%，進而更佳是低於25.0%。

B₂O₃成分，可使用H₃BO₃、Na₂B₄O₇、Na₂B₄O₇‧10H₂O、BPO₄等作為原料。

SiO₂成分為其含量大於0%時，能提高熔融玻璃的黏度，且能 減少玻璃著色的任意成分。此外，該成分亦能提高玻璃安定性，而容易獲得可承受量產的玻璃。因此，SiO₂成分的含量，以大於0%為佳，較佳是大於1.0%，更佳是大於3.0%，進而更佳亦可大於5.0%。

另一方面，藉由將SiO₂成分的含量設為15.0%以下，能抑制玻璃轉移點的上升，且可抑制折射率的低下。因此，SiO₂成分的含量以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於8.0%。

SiO₂成分，可使用SiO₂、K₂SiF₆、Na₂SiF₆等作為原料。

ZnO為其含量大於15.0%時，可提高原料的熔解性，促進已熔解的玻璃消泡，亦能提高玻璃的安定性，並使相對折射率的溫度係數變大之必須成分。再者，該成分亦能降低玻璃轉移點，且可改善化學耐久性。因此，ZnO成分的含量以大於15.0%為佳，較佳是大於18.0%，更佳亦可大於20.0%。

另一方面，藉由將ZnO成分的含量設為60.0%以下，能抑制玻璃的折射率低下，且可減少因黏性過度低下所造成之失透。因此，ZnO成分的含量以60.0%以下為佳，較佳是低於50.0%，更佳是低於45.0%，進而更佳是低於35.0%。

ZnO成分，可使用ZnO、ZnF₂等作為原料。

La₂O₃成分為提高玻璃折射率及阿貝數之必須成分。因此，La₂O₃成分的含量以10.0%以上為佳，較佳是15.0%以上，更佳是大於20.0%，進而更佳是大於25.5%。

另一方面，藉由將La₂O₃成分的含量設為55.0%以下，則可藉由提高玻璃的安定性來減少失透，並抑制阿貝數上升至所需以上。此外，能提高玻璃原料的熔解性。因此，La₂O₃成分的含量以55.0%以下為佳，較佳是低於50.0%，更佳是低於45.0%。

La₂O₃成分，可使用La₂O₃、La(NO₃)₃．XH₂O(X為任意整數)等作為原料。

TiO₂成分為其含量大於0%時，能提高玻璃的折射率，且可藉由降低玻璃的液相溫度來提高安定性的任意成分。因此，TiO₂成分的含量以大於0%為佳，較佳是大於1.0%，更佳亦可大於3.0%。

另一方面，藉由將TiO₂成分的含量設為15.0%以下，可減少因TiO₂成分含量過剩所引起的失透，並抑制玻璃相對於可見光(特別是波長500nm以下)的穿透率低下。此外，藉此可抑制阿貝數的低下。因此，TiO₂成分的含量以15.0%以下為佳，較佳是13.0%以下，更佳是低於10.0%。

TiO₂成分，可使用TiO₂等作為原料。

ZrO₂成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率及阿貝數，且能提升耐失透性的任意成分。因此，ZrO₂成分的含量以大於0%為佳，較佳是大於1.0%，更佳亦可大於2.0%。

另一方面，藉由將ZrO₂成分的含量設為10.0%以下，可減少因ZrO₂成分含量過剩所引起的失透。因此，ZrO₂成分的含量以10.0%以下為佳，較佳是低於8.0%，更佳是低於5.0%。

ZrO₂成分，可使用ZrO₂、ZrF₄等作為原料。

Nb₂O₅成分為其含量大於0%時，能提高玻璃的折射率，且可藉由降低玻璃的液相溫度來提高耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將Nb₂O₅成分的含量設為低於10.0%，可降低玻璃的材料成本。此外，能減少因Nb₂O₅成分含量過剩所引起的失透，且可抑制玻璃相對於可見光(特別是波長500nm以下)的穿透率低下。此外，藉此能抑制阿貝數低下。因此，Nb₂O₅成分的含量以低於10.0%為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%，再進而更佳是低於0.5%，再進而更佳是低於0.1%。特別是以降低材料成本的觀點而言，最佳是不含有Nb₂O₅成分。

Nb₂O₅成分，可使用Nb₂O₅等作為原料。

WO₃成分為其含量大於0%時，除了可減少因其他高折射率成分所造成的玻璃著色之外，亦能提高折射率，降低玻璃轉移點，且可提高耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將WO₃成分的含量設為低於10.0%，能降低玻璃的材料成本。此外，可減少因WO₃成分所造成的玻璃著色，而提高可見光穿透率。因此，WO₃成分的含量以低於10.0%為佳，較佳是低於5.0%以下，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%，再進而更佳是低於0.5%，再進而更佳是低於0.1%。特別是以降低材料成本的觀點而言，最佳是不含有WO₃成分。

WO₃成分，可使用WO₃等作為原料。

Y₂O₃成分為其含量大於0%時，除了能邊維持高折射率及高阿貝數，亦能降低玻璃的材料成本，且相較於其他稀土類成分，更能降低玻璃比重的任意成分。因此，Y₂O₃成分的含量以大於0%為佳，較佳是大於3.0%，更佳亦可大於5.0%。

另一方面，藉由將Y₂O₃成分的含量設為20.0%以下，可抑制玻璃的折射率低下，且能提高玻璃的安定性。此外，能抑制玻璃原料的熔解性惡化。因此，Y₂O₃成分的含量以20%以下為佳，較佳是低於18.0%，更佳是低於15.0%，進而更佳是低於13.0%。

Y₂O₃成分，可使用Y₂O₃、YF₃等作為原料。

Gd₂O₃成分與Yb₂O₃成分為其含量大於0%時，能提高玻璃的折射率的任意成分。

然而，由於Gd₂O₃成分與Yb₂O₃成分的原料價格昂貴，若含量較多會造成生產成本變高，而抵消了因減少Nb₂O₅成分或WO₃成分等所帶來的效果。此外，藉由減少Gd₂O₃成分或Yb₂O₃成分，可抑制玻璃的阿貝數上升。因此，Gd₂O₃成分與Yb₂O₃成分的個別含量分別是以低於4.0%為佳，較佳是低於2.0%，更佳是低於1.0%，進而更佳是低於0.5%，再進而更佳是低於0.1%。特別是以降低材料成本的觀點而言，最佳是不含有該等成分。

Gd₂O₃成分與Yb₂O₃成分，可使用Gd₂O₃、GdF₃、Yb₂O₃等作為原料。

Ta₂O₅成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率，並能提高耐失透性的任意成分。

然而，由於Ta₂O₅成分的原料價格昂貴，若含量較多會造成生產成本變高，而抵消了因減少Nb₂O₅成分或WO₃成分等所帶來的效果。此外，藉由將Ta₂O₅成分的含量設為低於5.0%，可使原料的熔解溫度變低，而減少原料熔解所需的能量，故亦能降低光學玻璃的製造成本。因此，Ta₂O₅成分的含量以低於5.0%為佳，較佳是低於3.0%，更佳是低於1.0%，進而更佳是低於0.5%，再進而更佳是低於0.1%。特別是以降低材料成本的觀點而言，最佳是不含有Ta₂O₅成分。

Ta₂O₅成分，可使用Ta₂O₅等作為原料。

MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率或熔融性，並能調整耐失透性的任意成分。

其中，藉由將MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分的含量分別設為10.0%以下，則能抑制折射率的低下，且能減少因該等成分含量過剩所引起的失透。因此，MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO成分的個別含量分別以10.0%以下為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%。

MgO成分、CaO成分、SrO成分及BaO，可使用MgCO₃、MgF₂、CaCO₃、CaF₂、Sr(NO₃)₂、SrF₂、BaCO₃、Ba(NO₃)₂、BaF₂等作為原料。

Li₂O成分、Na₂O成分及K₂O成分為其含量大於0%時，可改善玻璃的熔融性，並能降低玻璃轉移點的任意成分。

另一方面，藉由將Li₂O成分、Na₂O成分及K₂O成分的個別 含量設為10.0%以下，可使折射率不易低下，且能減少玻璃的失透。此外，特別是藉由減少Li₂O成分的含量，可提高玻璃的黏性，故能減少玻璃的紋路。因此，Li₂O成分、Na₂O成分及K₂O成分的個別含量分別以10.0%以下為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%，再進而更佳是低於0.5%，再進而更佳是低於0.1%。

Li₂O成分、Na₂O成分及K₂O成分，可使用Li₂CO₃、LiNO₃、Na₂CO₃、NaNO₃、NaF、Na₂SiF₆、K₂CO₃、KNO₃、KF、KHF₂、K₂SiF₆等作為原料。

P₂O₅成分為其含量大於0%時，可降低玻璃的液相溫度，並能提高耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將P₂O₅成分的含量設為10.0%以下，可抑制玻璃的化學耐久性低下，特別是耐水性的低下。因此，P₂O₅成分的含量以10.0%以下為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%。

P₂O₅成分，可使用Al(PO₃)₃、Ca(PO₃)₂、Ba(PO₃)₂、BPO₄、H₃PO₄等作為原料。

GeO₂成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的折射率，且能提升耐失透性的任意成分。

然而，由於GeO₂的原料價格昂貴，若其含量較多會造成生產成本變高，而抵消了因減少Gd₂O₃成分或Ta₂O₅成分等所帶來的效果。因此，GeO₂成分的含量以10.0%以下為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%，再進而更佳是低於0.1%。由降低材料成本的觀點而言，亦可不含有GeO₂成分。

GeO₂成分，可使用GeO₂等作為原料。

Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分為其含量大於0%時，能提升玻璃的化學耐久性，且可提升熔融玻璃的耐失透性的任意成分。

另一方面，藉由將Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分的個別含量分別設 為15.0%以下，則能降低玻璃的液相溫度，並提高耐失透性。因此，Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分的個別含量分別以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於3.0%。

Al₂O₃成分及Ga₂O₃成分，可使用Al₂O₃、Al(OH)₃、AlF₃、Ga₂O₃、Ga(OH)₃等作為原料。

Bi₂O₃成分為其含量大於0%時，可提高折射率，並且能降低玻璃轉移點的任意成分。

另一方面，藉由將Bi₂O₃成分的含量設為15.0%以下，可降低玻璃的液相溫度，並提高玻璃的耐失透性。因此，Bi₂O₃成分的含量以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於3.0%，再進而更佳是低於1.0%。

Bi₂O₃成分，可使用Bi₂O₃等作為原料。

TeO₂成分為其含量大於0%時，可提高折射率，且能降低玻璃轉移點的任意成分。

另一方面，藉由鉑製的坩堝，或是藉由與熔融玻璃接觸的部分是以鉑所形成的熔融槽來熔融玻璃原料時，有著TeO₂成分可能會與鉑進行合金化的問題。因此，TeO₂成分的含量以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於3.0%，再進而更佳是低於1.0%。

TeO₂成分，可使用TeO₂等作為原料。

SnO₂成分為其含量大於0%時，可減少熔融玻璃的氧化使其清澈，且能提高玻璃的可見光穿透率的任意成分。

另一方面，藉由將SnO₂成分的含量設為3.0%以下，則能減少因熔融玻璃還原所造成的玻璃著色、或是玻璃失透。此外，由於SnO₂成分與熔解設備(特別是Pt等貴金屬)之間的合金化減少，而可期望熔融設備的使用年限延長。因此，SnO₂成分的含量以3.0%以下為佳，較佳是低於1.0%，更佳是低於0.5%，進而更佳是 低於0.1%。

SnO₂成分，可使用SnO、SnO₂、SnF₂、SnF₄等作為原料。

Sb₂O₃成分為其含量大於0%時，能使熔融玻璃消泡的任意成分。

另一方面，若Sb₂O₃成分的含量過多，會使得可見光範圍的短波長範圍之穿透率變差。因此，Sb₂O₃成分的含量以1.0%以下為佳，較佳是低於0.5%，更佳是低於0.3%。

Sb₂O₃成分，可使用Sb₂O₃、Sb₂O₅、Na₂H₂Sb₂O₇．5H₂O等作為原料。

此外，使玻璃清澈且消泡的成分，並不限於上述的Sb₂O₃成分，可使用玻璃製造領域中周知的澄清劑、消泡劑或該等的組合。

F成分為其含量大於0%時，可提高玻璃的阿貝數，降低玻璃轉移點，且能提升耐失透性的任意成分。

然而，F成分的含量，亦即，將上述各金屬元素的1種或2種以上的氧化物之一部分或全部加以取代之氟化物的F之合計量，若大於15.0%，則F成分的揮發量變多，因此會變得難以獲得安定的光學常數，而不易獲得均質的玻璃。此外，阿貝數會上升至所需以上。

因此，F成分的含量以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於3.0%。

F成分可藉由使用例如ZrF₄、AlF₃、NaF、CaF₂等作為原料，來包含於玻璃內。

ZnO成分含量相對於Ln₂O₃成分含量之比率，以大於0以上至1.50以下為佳。

特別是，藉由將該質量比設為大於0時，能提升熔融性，並 降低玻璃失透。因此，該質量比Ln₂O₃/ZnO以大於0為佳，較佳是0.30以上，更佳是0.40以上。

另一方面，藉由將該質量比設為1.50以下，可抑制折射率的低下。因此，質量比Ln₂O₃/ZnO以1.50以下為佳，較佳是1.30以下，更佳是1.00以下。

ZnO成分含量相對於SiO₂成分及B₂O₃成分含量之比率，以大於0以上至2.00以下為佳。

特別是，藉由將該質量比設為大於0，能持續提升熔融性，並提高折射率。因此，質量比ZnO/(B₂O₃+SiO₂)以大於0為佳，較佳是0.30以上，更佳是0.40以上。

另一方面，藉由將該質量比設為2.00以下，可抑制失透性的惡化。因此，質量比ZnO/(B₂O₃+SiO₂)以2.00以下為佳，較佳是1.80以下，更佳是1.50以下。

B₂O₃成分及SiO₂成分的合計量以15.0%以上至35.0%以下為佳。

特別是，藉由將該合計量設為15.0%以上，可抑制失透性的惡化。因此，質量和(B₂O₃+SiO₂)以15.0%以上為佳，較佳是18.0%以上，更佳是20.0%以上，進而更佳是23.0%以上。

另一方面，藉由將該質量和設為35.0%以下，可抑制折射率的低下。因此，該質量和以35.0%以下為佳，較佳是30.0%以下，更佳是28.0%以下。

Ta₂O₅成分、Nb₂O₅成分及WO₃成分的合計量以低於7.0%為佳。藉此，可減少該等高價成分的含量，故能降低玻璃的材料成本。因此，質量和(Ta₂O₅+Nb₂O₅+WO₃)以低於7.0%為佳，較佳是低於8.0%，更佳是低於5.0%，進而更佳是低於3.0%，再進而更佳是低於2.0%，再進而更佳是低於1.0%。特別是以獲得材料成本低廉的玻璃之觀點而言，再進而更佳是低於0.1%，最佳是設為0%。

ZnO成分含量相對於La₂O₃成分及Y₂O₃成分含量之比率以0.50以上至3.00以下為佳。

特別是，藉由將該比率設為0.50以上，能提高玻璃原料的熔融性，而容易獲得更安定的玻璃。因此，質量比ZnO/(La₂O₃+Y₂O₃)下限以0.50以上為佳，較佳是0.80以上，更佳是1.00以上。

另一方面，藉由將該質量比設為3.00以下，能降低液相溫度，且可減少失透，而該失透是因為玻璃轉移點低下至所需以上所造成。因此，質量比ZnO/(La₂O₃+Y₂O₃)上限以3.00以下為佳，較佳是2.50以下，更佳是2.30以下。

Ln₂O₃成分(Ln是選自La、Gd、Y、Yb、Lu所成群組中的1種以上)的含量之和(質量和)是以10.0%以上至60.0%以下為佳。

特別是，藉由將該質量和設為10.0%以上，可提高折射率及阿貝數，因此能夠輕易獲得具有所期望的折射率及阿貝數之玻璃。因此，Ln₂O₃成分之質量和以10.0%以上為佳，較佳是大於15.0%，更佳是大於20.0%，進而更佳是大於25.0%，再進而更佳是大於30.0%。

另一方面，藉由將該質量和設為60.0%以下，可使玻璃的液相溫度變低，故能減少玻璃的失透。此外，可抑制阿貝數上升至所需以上。因此，Ln₂O₃成分之質量和以60.0%以下為佳，較佳是低於50.0%，更佳是低於45.0%，進而更佳是低於43.0%。

RO成分(R是選自Mg、Ca、Sr、Ba所成群組中的1種以上)的含量之和是以15.0%以下為佳。藉此，可抑制折射率的低下，此外，能提高玻璃的安定性。因此，RO成分的總和以15.0%以下為佳，較佳是低於10.0%，更佳是低於5.0%。

Rn₂O成分(Rn是選自Li、Na、K所成群組中的1種以上)含量之和是以10.0%以下為佳。藉此，能抑制熔融玻璃的黏性低下， 使玻璃的折射率不易低下，且可減少玻璃的失透。因此，Rn₂O成分之和以10.0%以下為佳，較佳是低於5.0%，更佳是低於3.0%，進而更佳是低於1.0%，再進而更佳是低於0.5%，再進而更佳是低於0.1%。

<關於不應該含有的成分>

接下來，對於本發明光學玻璃中不應該含有的成分，以及不適合含有的成分進行說明。

在不損害本發明的玻璃特性之範圍內，依所需可添加其他成分。然而，除了Ti、Zr、Nb、W、La、Gd、Y、Yb、Lu之外，V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Ag、Mo等各種過渡金屬成分，分別以單獨或是複合型態含有時，即便是少量含有仍會使玻璃著色，而會有吸收可見範圍中特定波長的光之性質，因此，特別是在使用可見範圍的波長之光學玻璃中，較佳是實質上不含有。此外，關於Rb、Cs的各成分，由抑制玻璃著色的觀點而言，較佳是不含有。

此外，PbO等鉛化合物及As₂O₃等砷化合物，由於是對環境負荷高的成分，理想是實質上不含有，亦即除了無法避免的混入之外，為完全不含有。

進而，Th、Cd、Tl、Os、Be、Se各成分，近年來，被視為有害的化學物質，而有避免使用的傾向，不僅是在玻璃的製造步驟，甚至在加工步驟以及到製品化後的廢棄處理為止，都必須有因應環境對策上的措施。因此，由重視對環境上的影響之觀點而言，較佳是實質上不含有該等成分。

[製造方法]

本發明的光學玻璃，例如能以下述方式加以製作。亦即，作 為上述各成分的原料，以使得各成分均在規定的含量範圍內之方式，將氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏燐酸化合物等一般光學玻璃所使用的高純度原料均勻地混合，將製作而成的混合物放入鉑坩堝中，依照玻璃原料的熔解難易度，以電爐在1000℃至1500℃的溫度範圍下，熔解1小時至10小時，並攪拌使其均質化後，降至適當的溫度，再澆鑄於鑄模中，加以緩冷卻，藉此製作出本發明的光學玻璃。

此時，作為玻璃原料，較佳是使用熔解性較高之物、藉此，能以更低溫的狀態下進行熔解，或是能以更短的時間進行熔解，因此，能提高玻璃的生產性，降低生產成本。此外，由於成分的揮發或是與坩堝等的反應減少，故能輕易獲得著色少的玻璃。

<物性>

本發明的光學玻璃，具有高折射率及高阿貝數(低色散)。

特別是，本發明光學玻璃的折射率(n_d)下限以1.70為佳，較佳是1.73，更佳是1.75。該折射率(n_d)上限以1.90為佳，較佳是1.88，更佳是1.85。

此外，本發明光學玻璃的阿貝數(ν_d)下限以28為佳，較佳是30，更佳是33，進而更佳是35。該阿貝數(ν_d)上限以55為佳，較佳是50，更佳亦可低於48。

藉由具有這樣的高折射率，即使在期望光學元件的薄型化的情況下，仍可使光的折射量為大。此外，藉由具有這樣的低色散，在作為單透鏡使用時，能藉由光的波長來適當地移動焦點。因此，例如與具有高色散(低阿貝數)之光學元件組合來構成光學系統時，作為整個光學系統，能減少像差，並可期望高成像特性等。

這樣一來，本發明的光學玻璃可於光學設計上發揮功效，特別是在於構成光學系統時，除了能期望高成像特性等之外，亦能期望光學系統的小型化，而可使得光學設計上的自由度增加。

本發明的光學玻璃相對折射率的溫度係數(dn/dT)具有高數值。

更具體而言，本發明光學玻璃之相對折射率的溫度係數是以+8.0×10^-6℃^-1為佳，較佳是+8.5×10^-6℃^-1，或是能獲得更高(正值方面)的數值。

另一方面，本發明光學玻璃之相對折射率的溫度係數上限值以+16.0×10^-6℃^-1為佳，較佳是+14.0×10^-6℃^-1，更佳是+12.0×10^-6℃^-1，且可能會獲得該上限值或較該上限值更低(負值方面)的數值。

在具有1.70以上的折射率(n_d)且具有28以上55以下的阿貝數(ν_d)之玻璃中，相對折射率的溫度係數為低的玻璃幾乎不為人知，使得對因溫度變化所造成的成像失焦等狀況進行補正之選擇變多，而能更容易地完成該補正。因此，藉由將相對折射率之溫度係數設定在這樣的範圍，能夠有助於補正因溫度變化所造成的成像失焦等。

本發明光學玻璃之相對折射率的溫度係數是指與光學玻璃在同樣溫度的空氣中之折射率(589.29nm)的溫度係數，是藉由將溫度從40℃變化至60℃時，1℃所對應之變化量(℃^-1)來表示

本發明之光學玻璃較佳是耐失透性高之玻璃，更具體而言，較佳是液相溫度低之玻璃。亦即，本發明光學玻璃的液相溫度上限以1200℃為佳，較佳是1150℃，更佳是1100℃。藉此，即使是將熔解後的玻璃以較低的溫度流出，但由於製出的玻璃之結晶化低減，故可減少由熔融狀態形成玻璃時之失透，而降低對使用玻璃之光學元件的光學特性造成影響。此外，即使降低玻璃的熔解溫度，仍能使玻璃成形，故能降低玻璃成形時所消耗的能量，藉此減少玻璃的製造成本。另一方面，本發明光學玻璃之液相溫度的下限並無特別限定，但藉由本發明所獲得的玻璃，其液相溫度大多是約略在800℃以上，具體而言是850℃以上，更具體而言是900℃以上。此外，本說明書中之「液相溫度」是指，於容量為 50ml之鉑製坩堝，將5cc之碎屑狀的玻璃試料放入鉑坩堝，以1250℃來使該玻璃試料完全成為熔融狀態，再降溫至規定的溫度並保持1小時，接著取出至爐外冷卻後，直接觀察玻璃表面及玻璃中有無結晶時，以無法確認到有結晶存在的最低溫度來表示液相溫度。在此，降溫時的規定溫度，是指在1200℃至800℃之間，以每10℃為間隔之溫度。

本發明的光學玻璃可見光穿透率為高，特別是可見光中短波長方面的光之穿透率為高，因此著色情況少，故較佳。

特別是，本發明的光學玻璃若以玻璃的穿透率來表示的話，於厚度10mm樣品的情況下，表示分光穿透率70%的波長(λ₇₀)上限以450nm為佳，較佳是430nm，更佳是400nm。

此外，本發明的光學玻璃於厚度10mm樣品的情況下，表示分光透過率5%之最短波長(λ₅)上限以400nm為佳，較佳是380nm，更佳是360nm。

藉此，玻璃的吸收極限變成在紫外光區附近，可提高玻璃相對於可見光的透明性，故該光學玻璃可適用於如透鏡這類使光穿透的光學元件上。

[預形成體及光學元件]

可使用例如研磨加工的方法，或是再熱壓製成形、精密壓製成形等模壓成形的方法，由製成的光學玻璃來製作出玻璃壓成體。亦即，能以下述列舉之方式製作玻璃壓成體：對光學玻璃進行研削及研磨等的機械加工來製作玻璃壓成體；由光學玻璃製作出模壓成形用的預形成體，並對該預形成體進行再熱壓製成形後，再進行研磨加工來製作玻璃壓成體；對進行研磨加工而製成的預形成體，或是對藉由周知的漂浮成形等成形的預形成體，進行精密壓製成形，來製作玻璃壓成體等。此外，製作玻璃壓成體的方法，並不限於上述該等方法。

這樣一來，本發明的光學玻璃能在各式各樣的光學元件及光學設計上發揮功效。其中，特別理想的是，由本發明之光學玻璃來形成預形成體，並使用該預形成體進行再熱壓製成形或精密壓製成形等，製作出透鏡或稜鏡等光學元件。藉此，可形成口徑較大的預形成體，因此，除了能期望光學元件的大型化之外，使用在光學機器上時，亦能實現高清晰且高精密度的成像特性及投影特性。

由本發明的光學玻璃而成之玻璃壓成體能夠使用在如透鏡、稜鏡、鏡子等光學元件的用途上，最典型則是可使用在車用光學機器、投影機或影印機等，容易產生高溫的機器上。

[實施例]

本發明之實施例(No.1至No.50)的組成、該等玻璃的折射率(n_d)、阿貝數(ν_d)、相對折射率的溫度係數(dn/dT)、穿透率(λ₅、λ₇₀)、及液相溫度的結果，皆示於表1至表7。此外，以下的實施例僅作為例示之目的，本發明並不限於該等實施例。

本發明的實施例之玻璃，各成分的原料，皆是選擇與其相符合的氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氟化物、偏燐酸化合物等一般光學玻璃所使用的高純度原料，再將該等原料以成為表中所示的各實施例的組成比例來進行秤重並均勻地混合後，放入鉑坩堝，並依照玻璃原料的熔解難易度，以電爐在1100℃至1500℃的溫度範圍，熔解1小時至10小時後，攪拌使其均質化，再澆鑄於鑄模等中，加以緩冷卻來製作而成。

實施例的玻璃折射率(n_d)及阿貝數(ν_d)是以相對於氦燈的d線(587.56nm)之測定值來表示。此外，阿貝數(ν_d)是使用上述d線的折射率、相對於氫燈的F線(486.13nm)之折射率(n_F)、相對於C線(656.27nm)之折射率(n_c)的數值，由阿貝數(ν_d)=[(n_d-1)/(n_F- n_c)]之數式來計算出該阿貝數。在此，折射率及阿貝數是將緩冷卻降溫速度設為-25℃/hr所獲得的玻璃進行測定而求得。

實施例玻璃之相對折射率的溫度係數(dn/dT)是根據日本光學玻璃工業協會規格JOGIS18-2008「光學玻璃之折射率的溫度係數之測定方法」所記載的方法中之干涉法，測定在波長為589.29nm的光之情況下，40℃至60℃之相對折射率的溫度係數之數值。

實施例之玻璃穿透率是根據日本光學玻璃工業協會規格JOGIS02來加以測定。此外，本發明中，藉由測定玻璃的穿透率，而可得知玻璃有無著色及其著色程度。具體而言，是將厚度為10±0.1mm對面平行研磨品根據JISZ8722測定200nm至800nm的分光穿透率，而求得λ₅(穿透率為5%時的波長)及λ₇₀(穿透率為70%時的波長)。

實施例之玻璃液相溫度是於容量為50ml之鉑製坩堝，將5cc之碎屑狀的玻璃試料放入鉑坩堝，以1250℃來使該玻璃試料完全成為熔融狀態，再降溫至規定溫度並保持1小時；該規定溫度是指1200℃至800℃之間，每隔10℃來設定的任一溫度；接著取出至爐外冷卻後，直接觀察玻璃表面及玻璃中有無結晶時，求得無法確認到結晶存在的最低溫度來作為液相溫度。

如表所示，實施例之光學玻璃不論何者，其相對折射率的溫度係數皆在+8.0×10(℃^-1)^-6至+16.0×10^-6(℃^-1)的範圍內，為所期望的範圍內。

此外，實施例之光學玻璃不論何者，其折射率(n_d)皆為1.70以上，是在所期望的範圍內。再者，本發明實施例之光學玻璃不論何者，其阿貝數(ν_d)皆在28以上55以下之範圍內。

此外，本發明實施例的光學玻璃不論何者，其λ₇₀(穿透率為70%時的波長)皆為450nm以下。再者，本發明實施例的光學玻璃不論何者，其λ₅(穿透率為5%時的波長)皆為400nm以下。因此可清楚得知，本發明實施例的光學玻璃相對於可見光的穿透率高，且難以著色。

此外，本發明實施例的光學玻璃液相溫度為1200℃以下。因此，可清楚得知，本發明實施例之光學玻璃是未失透且安定的玻璃。

進而，使用本發明實施例之光學玻璃來形成玻璃磚，並對該玻璃磚進行研削及研磨，加工成透鏡及稜鏡的形狀。結果可安定地加工成各式各樣的透鏡及稜鏡的形狀。

以上，雖然以例示之目的來詳細地說明了本發明，但本實施例之目的僅在於作為例示，應能理解在不偏離本發明的思想及範圍的情況下，所屬技術領域中具有通常知識者可對本發明進行許多變更。

Claims (6)

1. 一種光學玻璃，以質量%計，含有：B₂O₃成分10.0%至45.0%；SiO₂成分大於0%至15.0%；ZnO成分大於20.0%至60.0%；以及La₂O₃成分10.0%至50.0%；前述光學玻璃之相對折射率(589.29nm)的溫度係數(40℃至60℃)是在+8.0×10^-6(℃^-1)至+16.0×10^-6(℃^-1)的範圍內。
2. 如請求項1所記載之光學玻璃，其中質量和(Ta₂O₅+Nb₂O₅+WO₃)低於7.0%。
3. 如請求項1或2所記載之光學玻璃，其中具有1.70以上至1.90以下之折射率(n_d)，且具有28以上至55以下之阿貝數(ν_d)。
4. 一種預形成體，係由請求項1至3中任一項所記載之光學玻璃而成。
5. 一種光學元件，係由請求項1至3中任一項所記載之光學玻璃而成。
6. 一種光學機器，係具備如請求項5所記載之光學元件。